AEI 519 - Estandarización en Industria F&B, una cuestión de prioridades

La crisis del Covid-19 ha puesto a prueba la capacidad productiva y de distribución de nuestra Industria de Alimentación y Bebidas, que afortunadamente está demostrando estar a la altura debido en parte, a que lleva más de 30 años en un constante esfuerzo tecnológico y empresarial para llegar a ser el primer sector manufacturero del país, el que más empleo cubre y el que más exporta. Sin embargo, en comparación con otros sectores como el farmacéutico, químico y automóvil, este sector tiene un exceso de plataformas de automatización muy heterogéneas y que adolecen en su mayor parte de estandarización en forma de guías de especificación en el área de comunicaciones, software y hardware industrial.

El poco tiempo y recursos del que los departamentos de operaciones disponen para poner en productivo nuevas inversiones, hace que la especificación del control y visualización incluyendo el hardware y software Industrial, tienda a no priorizarse, con lo que no existen en muchos casos unas especificaciones de base de estandarización de sistemas de automatización.

Ventajas de la estandarización

Es frecuente que a la hora del planteamiento de una nueva inversión se tenga en cuenta principalmente el coste inmediato, el cual supone solo el 30% del coste total de la inversión (TCO). Sin embargo, los costes ocultos en explotación pueden llegar a ser el 70%, principalmente en mermas, paradas, soporte y expansión de planta.

Mediante una plataforma de automatización estandarizada, se pueden conseguir grandes mejoras tanto en la puesta en marcha, como en la operación, actuando sobre los siguientes vectores:

Ahorrar costes del ciclo de vida

Una menor diversidad de hardware y software mejora la rapidez en el diagnóstico de paradas, y facilita los “backups” y “system recovery”. Además de reducir y unificar el entorno de configuración y programación en un único sistema.

Reduce además el número de referencias de recambios, por tanto, supone claras ventajas en inmovilizado.

Incremento de la productividad

Al facilitar la integración con otros sistemas y mejorar la formación de operación y mantenimiento ya que las interfases y librerías HMI son comunes, utilizando los mismos códigos de error, independientemente de la tipología de máquina. Además, reduce los tiempos de puesta en productivo del sistema, reduciendo el tiempo de retorno de la inversión.

Aumento de la seguridad de planta

Cuanto mayor sea la diversidad de sistemas de software y hardware, más problemas habrá de actualizaciones y por tanto mayor será la vulnerabilidad. Igualmente, plataformas obsoletas impiden la utilización de herramientas modernas de gestión de activos y diagnóstico.

Facilita la conectividad vertical y horizontal

Conectar la fábrica al negocio es la base de la digitalización industrial.

La estandarización del lenguaje entre máquinas en nivel PLC y HMI, con estándares internacionales existentes como OMAC/OPC/ ISA, garantizan una integración rápida y eficaz de máquinas en la topología de red, capturando el dato desde la capa de automatización y asegurando así la calidad de este.

Por otro lado, el diseño de la red industrial OT debe asegurar la absoluta convergencia e independencia de la red IT, según la norma IEC 62443, garantizando la robustez y los protocolos de ciberseguridad de acceso a máquinas necesarios, tanto como para permitir las tareas de teleservicio de los distintos proveedores, como garantizar la protección de la instalación frente a ciberataques.

Ciclo de vida del producto asegurado

Aparte de las ventajas técnicas descritas, cuando un productor de alimentación y bebidas confía en un socio tecnológico como Siemens, no solo apuesta por la estandarización de componentes, sino que también se le garantiza un ciclo de vida asegurado en todos sus sistemas y productos, independientemente del proveedor de la máquina e instalación.

Todos estos factores se han tenido en cuenta en Quesos García Baquero, para seleccionar a Siemens y TIA Portal como proveedor de la ampliación de la fábrica de Alcázar de San Juan, como se describe a continuación.

Ampliación de la planta de Quesos García Baquero en Alcázar de San Juan (Ciudad Real)

Para dar forma a la automatización asociada a la ampliación de la planta de Alcázar de San Juan, Quesos García Baquero ha confiado en el equipo de profesionales de Siemens. Los requisitos por parte del cliente estaban claros desde el principio e incluían temas tan importantes como la alta disponibilidad de los sistemas, la ciberseguridad, y la robustez de la red industrial. Siemens, como fabricante experimentado en un amplio portfolio, ya no de producto, sino de soluciones de automatización a nivel industrial, tenía como reto la creación de principio a fin de una red industrial a medida que soportase una gran cantidad de variadores de frecuencia a nivel de campo y en la que intervendrían hasta tres fabricantes de maquinaria diferentes

Un asunto que resultó clave en el desarrollo del proyecto fue la integración de las CPU S7-1500H redundantes para conseguir alta disponibilidad a nivel de ejecución del programa. La S7-1500H permite la redundancia a nivel de CPU, es decir, existiendo dos CPUs gemelas trabajando en paralelo y ante determinado tipo de fallo, la CPU que estaba ejecutando en calidad de maestra pasa al estado stand-by, y la que estaba en standby pasa a gobernar el sistema.

Gracias a TIA Portal V16, la nueva versión lanzada a finales del año pasado, crear un sistema redundante es muy sencillo. Aunque físicamente dispongamos de dos CPUs, dentro de TIA Portal generamos el programa como si se tratara de una única CPU. Incluso si queremos crear un enlace TCP/ IP contra otro equipo, TIA Portal considera nuestro equipo redundante como una única CPU y genera una IP virtual para el conjunto que nos permite crear enlaces sin necesidad de que sean considerados “de alta disponibilidad” para su configuración. Además, permite que equipos de clase S1, como los SINAMICS G120, sean capaces de reestablecer la comunicación automáticamente tras una conmutación de CPU.

Otro de los grandes retos que presentó este proyecto fue el diseño a medida de las redes. Como puede apreciarse en las imágenes de las distintas arquitecturas, cada OEM tenía que comunicar con su PLC una gran cantidad de dispositivos: SINAMICS G120, periferias ET200SP, SIMATIC HMI, SCALANCE XC200, etc.

Con la finalidad de evitar una saturación en el bus de comunicación, Siemens propuso la separación en dos VLAN diferentes empleando las dos interfaces de red que incluye la S7-1500H. En la VLAN representada en verde, se creó un anillo redundante PROFINET del que cuelgan tanto las periferias ET200SP como los G120, estos últimos conectados en serie con un máximo de 5 equipos en cada línea para evitar el exceso de saltos de red entre el controlador y el dispositivo más lejano. Por su parte, la red representada en azul comunica los SIMATIC HMI y el SCADA WinCC v7.5 con el PLC a través de la segunda interfaz de red, evitando así que el tráfico TCP/IP que generan no interceda con los dispositivos PROFINET de la instalación.

Para que todo el conjunto formase una red cibersegura, Siemens puso especial énfasis en la segmentación de red, el acceso seguro a la misma, y el cumplimiento de la norma IEC 62443, que no permite un punto de conexión directa entre la red OT y la red IT de fábrica. De este modo, y disponiendo correctamente los diferentes equipos del portfolio SCALANCE de Siemens, se consiguió una red segmentada y correctamente integrada con la red de fábrica.

García Baquero cuenta ahora con una solución 100% Siemens que se adapta a sus necesidades y requerimientos de funcionamiento, con equipos industriales y robustos, y con una arquitectura de red configurada a medida que es escalable, cibersegura, y que cumple con los requisitos de alta disponibilidad de su sistema.

Entrevista con Miguel Ángel García Baquero, CEO de García Baquero

¿Cuál es el principal valor que le ha aportado la automatización de los procesos de fabricación en el éxito de Quesos García Baquero?

En García Baquero estamos inmersos en un proceso de innovación tecnológica constante. Este proyecto, en concreto, ha sido muy importante para nosotros. Y es que nuestra fábrica de Alcázar de San Juan, desde que naciera a mediados de los 70, ha sido todo un emblema para la compañía. Su digitalización nos permite impulsar la producción para hacerla más eficaz manteniendo la misma calidad en todos nuestros productos.

Gracias a la automatización de procesos y la tecnología de Siemens, hemos conseguido agilizar los ciclos, tener un mayor seguimiento y control en tiempo real de nuestra planta y contar con un sistema de información común. Todo esto nos permite optimizar la productividad, mejorar la calidad y aumentar la seguridad en la elaboración de nuestros quesos para seguir aportando valor a nuestros clientes.

¿Cómo valora y cuáles son las principales ventajas de la estandarización de las plataformas de hardware y software industrial en sus fábricas?

La digitalización es fundamental para adaptarnos a las demandas de los consumidores, que buscan hoy una personalización cada vez mayor tanto en texturas, sabores y formatos. Esto ha dado lugar a que nuestras plantas se enfrenten a un mayor volumen de referencias y productos. Para hacer frente a este nivel de producción tan diversificado, desde García Baquero apostamos por la inversión en tecnología como un elemento fundamental y, en concreto, por la automatización estandarizada, que se erige como una valiosa aliada.

Una menor diversidad de hardware y software nos facilita la integración con otros sistemas y nos permite tener un control y visualización centralizado de nuestra planta. Gracias a la estandarización, conseguimos mejoras tanto en la puesta en marcha, como en nuestra operación.

Uno de los beneficios de este tipo de automatización es que nos permite agilizar el diagnóstico de las paradas y tomar mejores decisiones en relación a las mismas. Además, cuanto menor sea la diversidad de sistemas de software y hardware, mayor será nuestra seguridad. Y es que estandarizar el lenguaje de los diferentes equipos y maquinaria nos ha permitido aumentar la robustez de nuestra red industrial y facilitar la consecución de los protocolos de ciberseguridad.

¿Qué es lo que exige a un partner tecnológico como Siemens?

Desde García Baquero trabajamos con nuestros socios como si fueran una prolongación de nuestra compañía. Por ello, escogemos a nuestros partners en base a un análisis pormenorizado de su trayectoria y conocimiento. Con Siemens lo tuvimos claro desde el principio, ya que su tecnología y larga experiencia nos daban confianza plena para abordar este proyecto. Nuestros objetivos eran claros, conseguir una alta disponibilidad de los sistemas, fortalecer la ciberseguridad de nuestra planta y obtener una robustez de nuestra red industrial, y Siemens nos garantizaba su consecución desde el principio, como finalmente acabó sucediendo.

No obstante, más allá de los beneficios técnicos, para nosotros es fundamental mantener una interlocución personal y directa con nuestro socio. Creemos que, de otra manera, un proyecto no puede alcanzar el éxito. El equipo humano de Siemens nos ha demostrado una implicación y entendimiento profundo de las necesidades de nuestro proyecto, lo que les ha llevado a tener un conocimiento pleno de nuestra fábrica de Alcázar de San Juan.

Manuel Cadenas
Head of VM Food & Beverage Siemens DI VM Food & Beverage
Marta Graullera
Technical Account Manager Siemens DI VM Food & Beverage